JP2017025831A - Water-conveyance duct for water wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水路の水流を効率良く利用することのできる、水車の導水ダクトに関する。 The present invention relates to a water guide duct of a water turbine that can efficiently use a water flow in a water channel.
ダクト内に水車を配設する技術は、例えば特許文献1に開示されている。
A technique for disposing a water wheel in a duct is disclosed in
前記、特許文献1に記載の発電装置は、管径が一定な長いダクト内に、多数の発電機が配設されている。
このようなダクトを、例えば水路に設置すると、発電機が抵抗となって、ダクト内を通過する流水は、その外側の流水よりも低速の流水となり、発電効率は低下する。
本発明は、ダクトで用水路を塞ぐように配設し、高くなる水圧を利用することのできる水車の導水ダクト(以下単にダクトという)を提供することを目的としている。
In the power generation device described in
When such a duct is installed in a water channel, for example, the generator becomes a resistance, and the flowing water passing through the duct becomes a slower flowing water than the outer flowing water, and the power generation efficiency decreases.
An object of the present invention is to provide a water guide duct (hereinafter simply referred to as a duct) of a water turbine that is disposed so as to block a water channel with a duct and that can utilize a rising water pressure.
本発明の具体的な内容は、次の通りである。 The specific contents of the present invention are as follows.
(1)前後に貫通する導水路の底面を、中央縦断側面において、前縁を球面状とし、最高部から後端へかけて次第に下降する弧曲面とされているる水車の導水ダクト。 (1) A water guide duct for a water turbine in which a bottom surface of a water guide passage penetrating in the front-rear direction has a spherical shape with a front edge at a central longitudinal side surface and gradually descends from a highest part to a rear end.
(2) 前記導水路の上内壁面を、前後の中央部分が下がる弧曲面としてある前記(1)に記載の水車の導水ダクト。 (2) The water guide duct of the water turbine according to (1), wherein the upper inner wall surface of the water guide channel is an arc curved surface in which front and rear central portions are lowered.
(3) 側面視で、前面が上面から下前部へ斜めに形成されている前記(1)または(2)に記載の水車の導水ダクト。 (3) The water guide duct of the water turbine according to (1) or (2), wherein the front surface is formed obliquely from the upper surface to the lower front portion in a side view.
(4)導水路の前口は、正面視で四角形である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の水車の導水ダクト。 (4) The water guide duct of the water turbine according to any one of (1) to (3), wherein the front entrance of the water guide channel is a quadrangle in a front view.
(5)前記通水路における底面の最高部に水車を配設する前記(1)〜(4)のいずれかに記載の水車の導水ダクト。 (5) The water guide duct for a water turbine according to any one of (1) to (4), wherein a water turbine is disposed at the highest portion of the bottom surface of the water passage.
(6)平面視で、側面に止水材が装着される前記(1)〜(5)のいずれかに記載の水車の導水ダクト。 (6) The water guide duct for a water turbine according to any one of (1) to (5), wherein a water-stopping material is attached to a side surface in a plan view.
(7)素材は発泡樹脂の芯体にFRPの表層を形成した前記(1)〜(6)のいずれかに記載の水車の導水ダクト。 (7) A water guide duct for a water turbine according to any one of (1) to (6), wherein the material is a foamed resin core formed with an FRP surface layer.
(8)上部には、ダクトを水底に固定するための固定手段が配設されている前記(1)〜(7)のいずれかに記載の水車の導水ダクト。 (8) The water guide duct for a water turbine according to any one of (1) to (7), wherein fixing means for fixing the duct to the bottom of the water is disposed at an upper portion.
本発明によると、次のような効果が奏せられる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
前記(1)に記載の発明は、前後に貫通する導水路の底面が、縦断側面視で、前縁が球面状で、最高部から後端へかけて次第に降下する弧曲面とされているので、この導水路に入った水流は、底層流が前縁を摺り上がり、最高部から速度を上げながら、後部の緩やかな勾配の弧曲面坂を高速で下る。
導水路の底面の最高部分は隘路にあたるので、ここに水車を配設すると、効率のよい高速回転をし、発電をさせることができる。
In the invention described in (1), the bottom surface of the water guide channel penetrating in the front-rear direction is a longitudinal side view, the front edge is spherical, and the arc surface gradually descends from the highest part to the rear end. The water flow that has entered this waterway is descending at a high speed on the arcuate slope with a gentle slope at the rear, while the bottom layer flows up the leading edge and increases its speed from the highest part.
Since the highest part of the bottom surface of the water guide channel is a bottleneck, if a water wheel is provided here, efficient high-speed rotation can be performed and electric power can be generated.
前記(2)に記載の発明は、導水路の上内壁面が、前後の中央部分で下に突出する弧曲面としてあるので、コアンダ効果によって中央部分に高速流が生じるため、底面の最高部とで隘路効果を増大させる。 In the invention described in (2), since the upper inner wall surface of the water conduit is an arc curved surface protruding downward at the front and rear central portions, a high-speed flow is generated in the central portion due to the Coanda effect. Increase the Kushiro effect.
前記(3)に記載の発明は、側面視で、上部よりも下部が前方へ突出しているので、導水路の底面を前方へ突出させ、水圧のかかっている用水路の底層流を、導水路の前端面に導き易い。 In the invention described in (3), the bottom portion of the water conduit projects forward from the top in the side view, so that the bottom surface of the water conduit is projected forward, Easy to guide to the front end face.
前記(4)に記載の発明は、前口が正面視で四角形なので、水路幅に合わせて配設されていると、水路の幅いっぱいの流水を、導水路内の水車へ誘導することができる。 In the invention described in (4) above, since the front opening is a quadrangle in front view, when it is arranged in accordance with the width of the water channel, it is possible to guide water flowing across the width of the water channel to the water wheel in the water channel. .
前記(5)に記載の発明は、導水路の底面の最高部分に水車を配設するので、その部分は隘路であり、高速流が通過するため、効率の良い発電をさせることができる。 In the invention described in (5) above, since the water wheel is disposed at the highest part of the bottom surface of the water conduit, the part is a bottleneck and high-speed flow passes, so that efficient power generation can be performed.
前記(6)に記載の発明は、平面視で、側面に止水材が装着されているで、水路の側壁面とダクトの外側面との間に間隙があっても、止水材によってダクトの外側面と、水路の側壁面との間の隙間を塞いで、ダクト内に水流が高い水圧で入り易くすることができる。 In the invention described in (6), the water-stopping material is attached to the side surface in a plan view, and even if there is a gap between the side wall surface of the water channel and the outer surface of the duct, It is possible to close the gap between the outer surface of the water channel and the side wall surface of the water channel so that the water flow can easily enter the duct with high water pressure.
前記(7)に記載の発明は、FRPで形成するので、水路の堰のようなダクトも容易に製造することができ、軽量なので運搬や設置作業性に優れている。 Since the invention described in (7) is formed of FRP, a duct such as a weir of a water channel can be easily manufactured, and since it is lightweight, it is excellent in transportation and installation workability.
前記(8)に記載の発明は、上部にダクトを水底に固定するための固定手段が配設されているので、ダクトが移動しないように水底に固定することができる。増水した時は、ダクトの上面を乗り越えて流れる。 In the invention described in (8), since the fixing means for fixing the duct to the bottom of the water is disposed at the top, it can be fixed to the bottom of the water so that the duct does not move. When the water rises, it flows over the upper surface of the duct.
以下本発明を、図面を参照して説明する。
図1において、水車の導水ダクト1(以下単にダクトという)は、側面視でほぼ台形に形成されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, a water guide duct 1 (hereinafter simply referred to as a duct) of a water turbine is formed in a substantially trapezoidal shape in a side view.
ダクト1の前面2から後面3へかけて貫通する導水路4が形成され、その上内壁面4Aは上方に位置して、前後の中央部分が下に突出する弧曲面に形成されている。また底面4Bの前後端部は、水路底面rに接するほど下位にあり、縦断側面図における前縁は、球面状とし、最高部4Cから後端へかけて下り坂の弧曲面とされている。
A
前面2は、上部から下面へかけて前方へ斜めに突出している。これによって導水路4の底面4Bの前下部4Dを前に突出させて、水路底面rから底層流を内部の最高部4Cへ、効率良く案内することができる。
The
導水路4の底面4Bは、揚力型翼の断面よりも膨出が大なので、この底面4Bに沿って通過する水流は、コアンダ効果によって高速となって通過する。また最高部4Cにおいては隘路となっているので、この部分の流速が1番早くなる。
従って、この最高部4Cに水車5のロータ6を配設すると、効率のよい発電をさせることができる。
Since the
Therefore, if the
水車5は、水車筐体5A内部に支持されたロータ軸6Aの先端に、ロータ6が装着されており、ロータ6の揚力型ブレード7は、先端を前方へ傾斜された傾斜部7Aとされている。
In the
水車筐体5Aは、ダクト1を貫通して上に突出した吊体8に支持され、吊体8の上端は、吊桁9に固定された発電機10に連結されている。吊体8の内部には、ロータ軸6Aと連結された図示しない伝動軸が内装されて、伝動軸は発電機10の主軸に連結されて、ロータ6の回転により発電機10が発電する。
The
ダクト1が流されて移動しないように、用水路Rの両岸に架設した支持桁11から、固定手段12がダクト1の上面を抑えている。固定手段12は、公知のどのようなものでもかまわないが、図1においては、手回しのネジ棒が示してある。
ダクト1の底面4Bの内部には、必要に応じて、着脱可能に重錘13を装着する。
Fixing means 12 suppresses the upper surface of the
A
図3に示すように、必要に応じて、ダクト1の両側部に、斜め前外側から後内方へ深く、かつ上から下へ貫通する切込み14、14を形成し、板状の止水材15、15を嵌装する。止水材15は、用水路Rの側壁とダクト1の外側との間隙に合わせて、適宜長さを合わせる。
As shown in FIG. 3, if necessary,
これによってダクト1は用水路Rの堰のような役割を果たし、堰止められた流水は、ダクト1の上面を越えて流下し、水圧のかかった流水がダクト1の導水路4に入り、高速で通過し、水車5を効率良く回転させる。
As a result, the
ダクト1の前面2には、必要に応じて、図1に示す塵除16を取着ける。塵除16は縦縞格子状、簀の子状その他、適宜の物を、下端を前方に斜めにすることにより、これに当接した塵埃は上方へ上がり、ダクト1の上面を通過する。
A
ダクト1の材質は任意であるが、例えば、芯部を発泡樹脂で形成し、表面をFRPの表層とする。これにより、ある程度大きなダクトでも容易に成形することができ、また軽量なので搬送や設置が容易である。当然に、FRPの中空体とし、中空部に水を満たすことによって水路Rに沈設する。
Although the material of the
製造方法として、図1に示すダクト1を上下に2分割した形で成形し、上部部材に水車5を取着ける。その後、上下の部材を重ねて接合させる。
あるいは四角筒をFRPか金属で形成し、その内面に、発泡樹脂で成形した内部部材を貼り付ける。
As a manufacturing method, the
Or a square cylinder is formed with FRP or a metal, and the internal member shape | molded with the foaming resin is affixed on the inner surface.
設置する時は、用水路Rの水源を閉塞し、ダクト1を水路底面rに固定する。吊体8の長さを調整して、吊桁9に支持される発電機10に、内部の伝動軸を接続させる。
When installing, the water source of the irrigation channel R is closed, and the
用水路Rに水が流れると、底層流はダクト1の前下部4Dから、導水路4の前坂4Eを登って最高部4Cに達し、上層流と合流して、コアンダ効果によって高速となって後方へ通過し、その過程で水車5のロータ6を効率良く回転させる。
When water flows in the irrigation channel R, the bottom layer flow rises from the front
また、導水路4の上内壁面4Aにおいても、前後の中央部が下向きに膨出しているので、コアンダ効果によって、この中央部分で水流は高速となって通過する。
ロータ6の揚力型ブレード7に当る高速水流は、遠心方向へ移動し、傾斜部7Aで拡散が抑止され、回転効率が高まる。
In addition, since the front and rear central portions bulge downward also on the upper
The high-speed water flow that hits the lift-
このダクト1は、水流を集めて通過させるというだけではなく、導水路4の底面4Bの縦断面で、中間が高くなった弧曲面としてあるため、コアンダ効果によって、ダクト1の底面4Bにおいて、水圧のかかっている底層流が、高速で通過する点に特長がある。
The
また、ダクト1を用水路Rを塞ぐように配設すると、ダクト1で水流を堰止める作用が生じ、水圧がダクト1にかかるので、導水路4内に生じるコアンダ効果は、ロータ6を効率高く回転させる。
In addition, when the
なお、図3における止水材15を硬質な物とし、例えば用水路Rの側壁に、図示しないコ字状の枠体を装着し、その溝部に止水材15の先端部を嵌装させることによって、ダクト1の固定と堰板の役割をさせることができる。
In addition, by making the
この発明は、ダクト内の隘路と、コアンダ効果を合わせて導水路内の高速流を生じさせるので、流速の遅い用水路等における水力発電に利用して、高い効果が得られる。 Since the present invention generates a high-speed flow in the water conduit by combining the bottleneck in the duct and the Coanda effect, a high effect can be obtained by utilizing it for hydroelectric power generation in a waterway having a low flow velocity.
1.水車の導水ダクト
2.前面
3.後面
4.通水路
4A.上内壁面
4B.底面
4C.最高部
4D.前下部
4E.前坂
5.水車
5A.水車筐体
6.ロータ
6A.ロータ軸
7.揚力型ブレード
7A.傾斜部
8.吊体
9.吊桁
10. 発電機
11.支持桁
12.固定手段
13.重錘
14.切込み
15.止水材
16.塵除
R.用水路
r.水路底面
1. 1. Water guide duct of water wheel
10. Generator
11. Supporting girder
12. Fixing means
13. Weight
14. Notch
15. Water stop material
16. Dust removal Irrigation channel r. Bottom of waterway
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